王 石

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)煤業(yè)管理有限公司洗選部 ，山西 太原 030006）

重介旋流器作為一種高效的分選設(shè)備，在選煤行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用[1]。國(guó)內(nèi)最常用的是三產(chǎn)品重介旋流器，一次分選出精中矸三產(chǎn)品[2-4]。由于三產(chǎn)品重介旋流器分選工藝簡(jiǎn)單，在現(xiàn)實(shí)中很難兼顧精煤分選和中矸分選密度，達(dá)到最優(yōu)的產(chǎn)品分配密度。因此在使用三產(chǎn)品重介旋流器的過程中，需要進(jìn)行二段密度調(diào)控，來提高實(shí)際分選后產(chǎn)品密度。目前，電磁技術(shù)在選礦選煤中得到了廣泛的應(yīng)用[5-8]，一些磁力重介設(shè)備得到發(fā)展，顯現(xiàn)出了很好的分選效果。因此，本文通過調(diào)節(jié)電磁線圈的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)位置的變化，探究了電磁場(chǎng)對(duì)重介旋流器內(nèi)介質(zhì)分配的影響，以達(dá)到調(diào)節(jié)分選密度的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)儀器及樣品

本試驗(yàn)選取蒲縣選煤廠的煤樣進(jìn)行試驗(yàn)。重介懸浮液密度為1.3g/cm3，每立方米重介懸浮液中含煤100kg。試驗(yàn)選取本礦技術(shù)改造后的末原煤，粒級(jí)為20～1.0mm。

1.2 設(shè)計(jì)螺線圈

采用不導(dǎo)磁的有機(jī)玻璃作為螺線圈骨架，骨架內(nèi)徑為70mm，外徑分別為180mm和220mm，再將直徑為2.5mm的漆包銅線均勻得密繞在骨架上，接通課調(diào)控的直流穩(wěn)流電源，得到A和B型兩種螺線圈[9]。

1.3 螺線圈軸線感應(yīng)強(qiáng)度的計(jì)算

單層螺線圈軸線上任意一點(diǎn)在Z方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度可根據(jù)文獻(xiàn)[10]求得，其公式如下：

式中：I為勵(lì)磁電流，A；l為螺線圈長(zhǎng)度，mm；n1為螺線圈單位長(zhǎng)度上的匝數(shù)；r為單層螺線圈的半徑，mm；z為螺線圈中心O至軸線上某點(diǎn)的距離，mm。

多層螺線圈軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度可看作多個(gè)單層螺線圈在軸線上的磁感應(yīng)強(qiáng)度的疊加[10]。設(shè)螺線圈的外半徑為r0，內(nèi)半徑為r1，線圈的厚度為r0-r1，每層線圈大單位長(zhǎng)度上的雜書為n1，單位厚度上的層數(shù)為n2。則多層螺線圈軸線上任一點(diǎn)的軸向磁場(chǎng)強(qiáng)度為：

1.4 螺線圈軸線上磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量

采用HT201式數(shù)字高斯計(jì)測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度。一起測(cè)量范圍為0～200mT～2000mT，允許誤差±2%，分辨率為0.01 mT～0.1 mT。

2 結(jié)果與討論

2.1 螺線圈不同位置不同電流作用下溢流介質(zhì)產(chǎn)率

將螺線圈分別置于旋流器筒體段上部、旋流器柱椎交界面以及旋流器筒體下端位置，通入0～6A的電流，求得此時(shí)溢流介質(zhì)的產(chǎn)率[9]，如圖1所示。

圖1 不同線圈位置不同電流下溢流介質(zhì)的產(chǎn)率

從圖1可以看出，在旋流器上端位置18和位置19處，溢流介質(zhì)的產(chǎn)率在電流0～1.5A范圍內(nèi)呈增加趨勢(shì)，且在電流1.5A位置18處溢流介質(zhì)產(chǎn)率達(dá)到最大，這就說明，弱電流作用下兩線圈均能表現(xiàn)出很好的分選效果。再增大電流，兩線圈作用下的溢流介質(zhì)產(chǎn)率都降低了，說明強(qiáng)電流會(huì)擾亂旋流器的分選，降低其分選效果。當(dāng)線圈處于旋流器筒體位置16時(shí)，0～1A內(nèi)隨電流的增加溢流介質(zhì)產(chǎn)率增加，再增大電流強(qiáng)度，溢流介質(zhì)產(chǎn)率先保持幾乎不變后快速降低，這說明，線圈處于位置16外加電流為0～2A時(shí)也可適當(dāng)提高旋流器的分選密度。將線圈位置移至柱椎交界面位置10、12和14處，0～1A的電流可使溢流介質(zhì)的產(chǎn)率增加，之后再增大電流，產(chǎn)率將減小，說明這三個(gè)位置也可提高旋流器的分選效果。再將線圈位置下移到位置8，可以看到在弱電流作用下，溢流介質(zhì)產(chǎn)率先小幅增加后大幅度降低，說明此位置對(duì)旋流器分選影響較小。再移動(dòng)線圈到位置4及底口位置0，溢流介質(zhì)產(chǎn)率在弱電流作用下幾乎不發(fā)生變化，增加電流后產(chǎn)率降低，此位置對(duì)旋流器產(chǎn)生負(fù)影響。

2.2 A型螺線圈和B型螺線圈軸線上某一點(diǎn)處磁感應(yīng)強(qiáng)度

根據(jù)上述公式可以求得A型、B型螺線圈在某一電流下螺線圈軸線上任一點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。其值如圖2和圖3所示。

圖2 A型螺線圈軸線上某一定處磁感應(yīng)強(qiáng)度值

圖3 B型螺線圈軸線上某一定處磁感應(yīng)強(qiáng)度值

2.3 A型線圈作用下煤泥分選試驗(yàn)

據(jù)文獻(xiàn)[9]報(bào)道，在A型螺線圈的作用下，外加0～4A的電流，測(cè)定在旋流器錐體下端位置4和旋流器筒體上端位置16添加電磁場(chǎng)后的煤泥分選結(jié)果，其精煤產(chǎn)率，精煤灰分及尾煤灰分的值如圖4、圖5所示。

圖4 線圈在位置4的煤泥分選試驗(yàn)

由圖4可以看出，當(dāng)電流＞0.5A后，隨著激磁電流的增加，精煤產(chǎn)率、精煤灰分和尾煤灰分均呈下降的趨勢(shì)，說明在重介旋流器錐體段設(shè)置電磁場(chǎng)后，旋流器的分選密度在降低，且隨著磁場(chǎng)的增大，分選密度降低。

圖5 A型線圈位置16的煤泥分選試驗(yàn)

從圖5可以看出，當(dāng)線圈位置處于旋流器下端筒體的位置16時(shí)，電流強(qiáng)度為0.5～1.5A，精煤產(chǎn)率、精煤灰分和尾煤灰分均有緩慢的升高，此時(shí)分選密度提高；當(dāng)繼續(xù)增加電流，精煤灰分持續(xù)增加，而精煤產(chǎn)率及尾煤灰分卻發(fā)生了下降，這就表明增加電流，在旋流器童提端產(chǎn)生的磁場(chǎng)擾亂了旋流器的分選工況，使其分選變差。

2.4 A型線圈作用下煤泥分選試驗(yàn)

對(duì)于B型線圈，選擇0～10A內(nèi)做螺線圈對(duì)旋流器內(nèi)介質(zhì)分配的影響試驗(yàn)[9]，選擇旋流器上端位置4和筒體段位置16進(jìn)行煤泥分選，其結(jié)果如圖6、7所示。

從上圖可以看出，在0～6A電流范圍內(nèi)，精煤產(chǎn)率及精煤灰分增加，尾煤灰分降低，在開始的1～2A時(shí)，精煤產(chǎn)率、精煤灰分及尾煤灰分均有增加，此時(shí)分選密度較高；隨著電流繼續(xù)增加，三者均呈現(xiàn)明顯的降低，這表明B型線圈在旋流器上端位置4時(shí)，電流增大，分選降低，且較大電流時(shí)分選密度降低越快。

圖6 B型線圈位置4的煤泥分選試驗(yàn)

圖7 B型線圈位置16的煤泥分選試驗(yàn)

圖7 表明，在電流0～6A范圍內(nèi)，精煤產(chǎn)率、精煤灰分及尾煤灰分均呈現(xiàn)明顯的增加，分選密度較高；當(dāng)電流持續(xù)增加，精煤灰分增加而精煤產(chǎn)率及尾煤灰分降低，分選效果變差。

2.5 A、B型線圈作用下煤泥分選結(jié)果對(duì)比

選取旋流器位置12作A、B型線圈作用下煤泥分選結(jié)果對(duì)比試驗(yàn)。由文獻(xiàn)可知，A型螺線圈在電流4A時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與B型螺線圈在10A時(shí)產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度相差不大，因此選擇此范圍作對(duì)比試驗(yàn)。其煤泥分選后的結(jié)果如圖8、9所示。

圖8 A型螺線圈在位置12的煤泥分選試驗(yàn)

圖9 B型螺線圈在位置12的煤泥分選試驗(yàn)

從圖8可以看出，在電流為0～2A時(shí)，精煤產(chǎn)率、精煤灰分及尾煤灰分均增加，分選密度提高，當(dāng)電流增加時(shí)，三個(gè)指標(biāo)都發(fā)生了降低，分選密度也降低。圖9為B型螺線圈的試驗(yàn)結(jié)果，可以看到，電流為0～4A時(shí)，精煤產(chǎn)率、精煤灰分及尾煤灰分增加，分選密度提高，當(dāng)電流為4～6A時(shí)，精煤產(chǎn)率及精煤灰分增加，尾煤灰分降低，其分選密度降低，電流再增加后，在電流為6～10A時(shí)，精煤產(chǎn)率及尾煤灰分降低，精煤灰分仍增加，此時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)旋流器的分選作用起到的是一種反作用，破壞了旋流器的分選工況。

3 結(jié) 論

1）外加螺線圈的電磁效應(yīng)可以調(diào)節(jié)旋流器的分選密度；

2）B型螺線圈在提高旋流器分選密度的方面，有著比A型螺線圈更廣泛的電流調(diào)節(jié)范圍；

3）螺線圈位于旋流器筒體段，弱電流有利煤泥分選精度的提高，螺線圈越靠近筒體上端，強(qiáng)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)使旋流器的分選工況得到影響；

4）微電流作用下，螺線圈的位置不同，產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度均能提高旋流器對(duì)煤泥分選。